KR20180029777A - Manufacturing method of turbine housing of turbo charger - Google Patents

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(주)현덕테크
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Abstract

The present invention provides a manufacturing method of a turbine housing capable of improving durability of a turbo charger. The manufacturing method of a turbine housing according to the present invention comprises the following steps of: measuring a natural frequency of an actuator connected to the turbine housing; manufacturing an initial turbine housing in which an outer shape is manufactured in a primary outline shape and an internal flow path shape is designed in a finished product shape; measuring a natural frequency of the initial turbine housing; and manufacturing a final turbine housing by reducing the outer shape of the initial turbine housing and changing the outer shape so that the natural frequency of the turbine housing is close to the natural frequency of the actuator within a constant range.

Description

터보 과급기의 내구성을 향상시킨 터빈 하우징 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF TURBINE HOUSING OF TURBO CHARGER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a turbine housing having improved durability of a turbocharger,

본 발명은 터빈의 과급압을 제어하는 가변 노즐 기구를 구비한 가변 용량형 배기 터보 과급기의 터빈 하우징 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터빈 하우징의 고유 진동수가 터보 과급기에 구비되는 액츄에이터의 고유 진동수와 일정 범위이내로 근접하도록 하는 터빈 하우징 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a turbine housing of a variable displacement type exhaust turbo supercharger having a variable nozzle mechanism for controlling a supercharging pressure of a turbine. More specifically, And a method of manufacturing the turbine housing.

가변 용량형 배기 터보 과급기는 과급압을 제어하는 가변 노즐 기구를 구비하고 있다. 종래, 이 가변 용량형 배기 터보 과급기의 가변 노즐 기구는 터빈 하우징에 고정되는 고리형 노즐 마운트와 노즐 마운트의 원주 방향을 따라 복수 배치되면서 노즐 마운트에 대해서 회전축을 삽통해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인과 노즐 마운트에 대해서 회전 가능하게 설치된 고리형 드라이브 링과 드라이브 링의 원주 방향을 따라 노즐 베인과 동수 배치되면서 일단 측이 드라이브 링에 연결 핀을 통해 걸어맞춤 되고 또한 타단 측이 노즐 베인의 회전축에 연결된 레버 플레이트를 구비하고 있다.The variable displacement exhaust turbo supercharger is provided with a variable nozzle mechanism for controlling the boost pressure. The variable nozzle mechanism of the variable displacement type exhaust turbo supercharger includes an annular nozzle mount fixed to the turbine housing and a plurality of nozzle vanes arranged in the circumferential direction of the nozzle mount while being rotatably supported by a rotary shaft The annular drive ring rotatably provided to the nozzle mount and the lever connected to the nozzle ring along the circumferential direction of the drive ring while one end side is engaged with the drive ring via the connection pin and the other end side is connected to the rotation axis of the nozzle vane Plate.

이 가변 노즐 기구는 액추에이터에 의해 드라이브 링을 원주 방향으로 회전시키면, 각 레버 플레이트가 요동됨으로써, 각 노즐 베인의 날개각이 변화한다. 이것에 의해 터빈의 과급압이 제어된다.In this variable nozzle mechanism, when the drive ring is rotated in the circumferential direction by the actuator, each lever plate is swung so that the blade angle of each nozzle vane changes. Thus, the supercharging pressure of the turbine is controlled.

본 발명의 목적은 터보 과급기의 내구성을 향상시킬 수 있는 터빈 하우징의 제조 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a turbine housing capable of improving the durability of the turbocharger.

본 발명은 터보 과급기의 터빈 하우징을 제조하기 위한 제조 방법에 있어서, 터빈 하우징에 연결되는 액츄에이터의 고유 진동수를 측정하는 단계; 외형은이 1차적인 개략 형상을 가지고 내부 유로 형상은 최종 완제품 형상을 가지는 초기 터빈 하우징을 가공 초기 터빈 하우징 가공 단계; 및 초기 터빈 하우징의 외형을 추가 가공하여 감소시키며 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 일정 범위 이내로 근접하도록 외형을 가공하여 최종 터빈 하우징을 가공하는 최종 터빈 하우징 가공 단계;를 포함하는 터빈 하우징 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a turbine housing for a turbocharger, comprising the steps of: measuring a natural frequency of an actuator connected to a turbine housing; An initial turbine housing having a first outline shape and an inner end channel shape having a final outline shape; And a final turbine housing machining step of further machining and reducing the outer shape of the initial turbine housing and machining the final turbine housing so that the natural frequency of the turbine housing approaches the natural frequency of the actuator within a certain range, And a manufacturing method thereof.

상기 최종 터빈 하우징 가공 단계는 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 5% 이내의 차이를 가지도록 가공하는 것이 바람직하다.The processing of the final turbine housing is preferably performed so that the natural frequency of the turbine housing is different from the natural frequency of the actuator by 5% or less.

상기 최종 터빈 하우징 가공 단계에서 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 일정 범위 이내로 근접하지 못하는 경우, 터빈 하우징의 재질을 변경하여 초기 터빈 하우징 가공 단계와, 최종 터빈 하우징 가공 단계를 수행하는 것이 바람직하다.In the case where the natural frequency of the turbine housing is not close to the natural frequency of the actuator within a certain range in the final turbine housing processing step, the initial turbine housing processing step and the final turbine housing processing step are performed by changing the material of the turbine housing desirable.

상기 초기 터빈 하우징 가공 단계는 초기 터빈 하우징의 벽두께가 설계 강성을 충족하기 위한 최소벽 두께의 2배가 되도록 외형을 가공하는 것이 바람직하다.The initial turbine housing machining step is preferably machined so that the wall thickness of the initial turbine housing is twice the minimum wall thickness to meet the design stiffness.

상기 최종 터빈 하우징 가공 단계는 최종 터빈 하우징의 벽두께가 설계 강성을 충족하기 위한 최소벽두께의 이상을 유지하는 범위에서 외형을 감소시키며 가공하는 것이 바람직하다.The final turbine housing machining step is preferably reduced and machined to the extent that the wall thickness of the final turbine housing remains above the minimum wall thickness to meet the design stiffness.

본 발명에 따른 터빈 하우징 제조방법은, 터빈 하우징에 연결되는 액츄에이터의 고유 진동수를 측정한 후, 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 일치하거나 일정 범위 이내로 근접하게 제조함으로써 챠량의 운행시에 발생하는 진동이 터보 과급기로 전달되어 공진에 의하여 손상되는 것을 감소시킬 수 있는 효과를 가져온다.The method of manufacturing a turbine housing according to the present invention is characterized in that after the natural frequency of an actuator connected to a turbine housing is measured and the natural frequency of the turbine housing coincides with the natural frequency of the actuator or is close to a certain range, The generated vibration is transmitted to the turbo supercharger and the damage caused by the resonance is reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 배기 터보 과급기의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 노즐 기구의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 걸리는 가변 용량형 배기 터보 과급기의 개략 사시도이다.
도 4는 진동수에 의한 가속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 터빈 하우징 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a variable capacity exhaust turbo supercharger according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic block diagram of a variable nozzle mechanism according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic perspective view of a variable capacity exhaust turbo supercharger according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the relationship of the acceleration due to the frequency.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a turbine housing according to the present invention.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or preliminary meaning and the inventor shall properly define the concept of the term in order to describe its invention in the best possible way It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. It should be noted that the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, It should be understood that various equivalents and modifications are possible.

이하로 본 발명에 따른 가변 용량형 배기 터보 과급기 및 가변 용량형 배기 터보 과급기의 제조 방법의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a variable capacity exhaust turbo supercharger and a method of manufacturing a variable capacity exhaust turbo supercharger according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 배기 터보 과급기의 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a variable capacity exhaust turbo supercharger according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 노즐 기구의 개략 구성도이다.2 is a schematic block diagram of a variable nozzle mechanism according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 걸리는 가변 용량형 배기 터보 과급기의 개략 사시도이다.3 is a schematic perspective view of a variable capacity exhaust turbo supercharger according to an embodiment of the present invention.

본 실시의 형태의 가변 용량형 배기 터보 과급기(1)은 도 1에 나타난 바와 같이, 터빈부(2) 및 컴프레서(3)을 가지는 과급기 본체(10)와 가변 노즐 기구(4)를 구비하고 있다.1, the variable displacement exhaust turbo supercharger 1 of the present embodiment includes a turbocharger main body 10 having a turbine portion 2 and a compressor 3, and a variable nozzle mechanism 4 .

과급기 본체(10)의 터빈부(2)는 내연기관(도시하지 않음)에서 배출되는 배기가스에 의해 구동되는 것이다. 이 터빈부(2)는 터빈 하우징(21)을 가지고 있다. 터빈 하우징(21)은 외주부에 소용돌이형에 형성된 스크롤(22)이 형성되어 있다.The turbine section 2 of the supercharger main body 10 is driven by exhaust gas discharged from an internal combustion engine (not shown). The turbine section (2) has a turbine housing (21). The turbine housing (21) is formed with a scroll (22) formed in a spiral shape in its outer peripheral portion.

이 스크롤(22)은 내연기관의 배기 측에 접속된다. 또한 스크롤(22)의 중심부에는 복층형 터빈 로터(23)가 배치되어 있다.The scroll 22 is connected to the exhaust side of the internal combustion engine. A multi-layered turbine rotor 23 is disposed at the center of the scroll 22.

터빈 로터(23)은 터빈 샤프트(S)의 일단에 고정되어 터빈 샤프트(S)와 함께 터빈 샤프트(S)의 축심(C)으로 회전 가능하게 설치되어 있다. The turbine rotor 23 is fixed to one end of the turbine shaft S and rotatably installed on the axis C of the turbine shaft S together with the turbine shaft S. [

또한 터빈 하우징(21)의 중앙에는 축심(C)을 따르는 방향으로 개구되어, 배기관(도시하지 않음)이 접속되는 배기가스 출구(24)가 설치되어 있다.An exhaust gas outlet 24 is provided at the center of the turbine housing 21 so as to open along the axis C and to which an exhaust pipe (not shown) is connected.

과급기 본체(10)의 컴프레서(3)는 터빈부(2)의 구동에 따라 구동되어 내연기관에 외기를 압송하는 이 컴프레서(3)는 컴프레서 하우징(31)을 가지고 있다. 컴프레서 하우징(31)은 외주부에 소용돌이형 공기 통로(32)가 형성되어 있다.The compressor 3 of the turbocharger main body 10 is driven in accordance with the driving of the turbine section 2 and feeds the outside air to the internal combustion engine. The compressor 3 has a compressor housing 31. The compressor housing (31) has a swirling air passage (32) formed in the outer peripheral portion thereof.

이 공기 통로(32)는 내연기관의 급기측에 접속된다. 또한 공기 통로(32)의 중심부에는 압축기(33)가 배치되어 있다.The air passage 32 is connected to the air supply side of the internal combustion engine. A compressor (33) is disposed at the center of the air passage (32).

압축기(33)는 터빈 샤프트(S)의 일단에 고정되어 터빈 샤프트(S)와 함께 터빈 샤프트(S)의 축심(C)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다.The compressor 33 is fixed to one end of the turbine shaft S and installed rotatably about the axis C of the turbine shaft S together with the turbine shaft S. [

또한 컴프레서 하우징(31)의 중앙에는 축심(C)을 따르는 방향을 따라 개구되어, 급기관(미도시)이 접속되는 공기 입구(34)가 설치되어 있다.An air inlet 34 is provided at the center of the compressor housing 31 so as to open along a direction along the axis C and to which a pneumatic cylinder (not shown) is connected.

또한 터빈 샤프트(S)는 터빈부(2)와 컴프레서(3) 사이에 개재되는 베어링 하우징(51)의 내부에 배치된 베어링(52)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.The turbine shaft S is rotatably supported by a bearing 52 disposed inside a bearing housing 51 interposed between the turbine portion 2 and the compressor 3. [

가변 노즐 기구(4)는 터빈부(2)에 도입되는 배기가스의 용량을 제어하는 것이다. The variable nozzle mechanism 4 controls the capacity of the exhaust gas to be introduced into the turbine section 2.

이 가변 노즐 기구(4)는 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 노즐 마운트(41)와 노즐 베인(42)과 드라이브 링(43)과 레버 플레이트(44)를 포함한다.The variable nozzle mechanism 4 includes a nozzle mount 41, a nozzle vane 42, a drive ring 43, and a lever plate 44, as shown in Figs.

노즐 마운트(41)은 원판형으로 형성되고 터빈 하우징(21) 내부에서, 베어링 하우징(51)측에서 원판형 중심을 축심(C)와 일치하도록 터빈 하우징(21)에 고정되어 있다. The nozzle mount 41 is formed in a disk shape and is fixed to the turbine housing 21 so as to coincide with the center axis C of the disc-shaped center inside the turbine housing 21 on the bearing housing 51 side.

노즐 마운트(41)의 드라이브 링(43) 측에는 고정핀(47)이 고정되어 있다. On the side of the drive ring 43 of the nozzle mount 41, a fixing pin 47 is fixed.

고정핀(47)은 세경의 고정핀 본체(47a)의 선단에 원반형 머리 부분(47b)을 구비한다.The fixing pin 47 has a disk-like head portion 47b at the tip of the small-diameter fixing pin body 47a.

고정핀(47)은 노즐 마운트(41)의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치되어 있다.A plurality of fixing pins (47) are arranged along the circumferential direction of the nozzle mount (41).

노즐 베인(42)은 노즐 마운트(41)의 터빈부(2)측으로서, 스크롤(22) 내에 설치되어 있다. 노즐 베인(42)은 노즐축(42a)과 일체로 형성되어 있고 이 노즐축(42 a)을 노즐 마운트(41)에 대해서 삽입 관통함으로써 노즐축(42a)을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다.The nozzle vanes 42 are provided in the scroll 22 on the side of the turbine section 2 of the nozzle mount 41. The nozzle vane 42 is integrally formed with the nozzle shaft 42a and is rotatably supported around the nozzle shaft 42a by passing the nozzle shaft 42a through the nozzle mount 41. [

이 노즐 베인(42)은 노즐 마운트(41)의 원주 방향을 따라 복수 배치되어 있다.A plurality of nozzle vanes 42 are arranged along the circumferential direction of the nozzle mount 41.

드라이브 링(43)은 원판형으로 형성되고 노즐 마운트(41)의 베어링 하우징(51) 측에서 원판형 중심을 축심(C)과 일치하도록 드라이브 링(43)에 지지되어 있다. The drive ring 43 is formed in a disk shape and is supported on the drive ring 43 so that the disk-shaped center on the bearing housing 51 side of the nozzle mount 41 coincides with the axis C.

이 드라이브 링(43)은 노즐 마운트(41)에 대해 축심(C)회전으로 회전 가능하게 설치되어 있다.The drive ring 43 is rotatably mounted on the nozzle mount 41 by rotation of the axis C thereof.

또한 드라이브 링(43)은 액추에이터(45)의 작동부에 대해, 링크(46)를 통해 접속되어 있다.Further, the drive ring 43 is connected to the operating portion of the actuator 45 via the link 46.

덧붙여 액추에이터(45)는 도 3에 나타난 바와 같이, 컴프레서(3)의 컴프레서 하우징(31)에 대해 고정 부재(6)에 의해 고정되어 있다. 고정 부재(6)는 금속판으로 구성되며, 액추에이터 (45)에 대해서 용접이나 볼트에 의해 고정되어 있음과 동시에, 컴프레서 하우징 (31)에 대해서 볼트에 의해 고정되어 있다.In addition, the actuator 45 is fixed to the compressor housing 31 of the compressor 3 by the fixing member 6, as shown in Fig. The fixing member 6 is constituted by a metal plate and fixed to the actuator 45 by welding or bolt and fixed to the compressor housing 31 by bolts.

또한 드라이브 링(43)의 내주 테두리에는 노즐 마운트(41)에 고정된 고정핀(47)의 머리 부분(47b)를 통하기 위한 노치 (43a)가 설치되어 있다. A notch 43a for passing the head portion 47b of the fixing pin 47 fixed to the nozzle mount 41 is provided on the inner circumferential edge of the drive ring 43. [

노치(43a)는 각 고정핀(47)에 대응하는 위치에 설치되어 있다. 즉 드라이브 링 (43)은 고정핀(47)의 위치에 노치(43a)를 맞추면서 노즐 마운트(41)에 접근함으로써, 노치(43a)에 고정핀(47)의 머리 부분(47b)과 연결된다.The notch 43a is provided at a position corresponding to each of the fixing pins 47. [ The drive ring 43 is connected to the head portion 47b of the fixing pin 47 in the notch 43a by approaching the nozzle mount 41 while aligning the notch 43a with the position of the fixing pin 47. [

그리고 드라이브 링(43)을 축심(C) 회전에 소정 각도 회전시킴으로써, 노치(43a)가 고정핀(47) 으로부터 이격된다.Then, by rotating the drive ring 43 by a predetermined angle relative to the rotation of the axis C, the notch 43a is separated from the fixing pin 47. [

이 때문에 노치(43a)가 없는 드라이브 링(43)의 내주 테두리가, 고정핀(47)의 머리 부분(47b)에 걸림으로써 드라이브 링(43)이 축심(C)의 연재 방향을 따르는 방향으로의 이동이 규제되어 노즐 마운트(41)에서 분리 방지되어서 설치되어 또한 노치(43a)가 없는 드라이브 링(43)의 내주 테두리가, 고정핀(47)의 고정핀 본체(47a) 사이에 클리어런스를 가짐으로써 드라이브 링(43)의 축심(C) 방향의 회전이 지지된다.The drive ring 43 does not have the notch 43a and the inner circumferential edge of the drive ring 43 is engaged with the head portion 47b of the fixing pin 47 so that the drive ring 43 is moved in the direction along the extending direction of the axis C The inner circumferential edge of the drive ring 43, which is prevented from being moved and prevented from being separated from the nozzle mount 41 and is provided with the notch 43a, has a clearance between the fixing pin main body 47a of the fixing pin 47 The rotation of the drive ring 43 in the direction of the axis C is supported.

또한 드라이브 링(43)의 외주 테두리에는 레버 플레이트(44)의 연결 핀(44a)에 걸어맞추는 연결 핀 걸어맞춤 오목부(43b)가 각 레버 플레이트(44)에 대응해서 설치되어 있다. A connecting pin engagement recess 43b for engaging with the connecting pin 44a of the lever plate 44 is provided on the outer periphery of the drive ring 43 in correspondence with each lever plate 44. [

또한 드라이브 링(43)의 외주 테두리에는 액추에이터(45)의 작동부에 접속된 링크(46)에 걸어맞추는 링크 걸어맞춤 오목부(43c)가 설치되어 있다.A link engaging concave portion 43c for engaging with the link 46 connected to the actuating portion of the actuator 45 is provided on the outer periphery of the drive ring 43. [

레버 플레이트(44)는 드라이브 링(43)의 베어링 하우징(51) 측에 설치되어 있다. 레버 플레이트(44)는 일단 측이 자신에게 고정된 연결 핀(44a)이 드라이브 링(43)에 걸어맞춤되고 또한 타단 측이 노즐 베인(42)의 노즐축(42a)에 연결되어 있다. 이 노즐 베인(42)은 드라이브 링(43)의 원주 방향을 따라 노즐 베인(42)과 같은 수로 배치되어 있다.The lever plate (44) is provided on the bearing housing (51) side of the drive ring (43). The lever plate 44 has a connection pin 44a fixed at one end thereof to the drive ring 43 and the other end connected to the nozzle axis 42a of the nozzle vane 42. [ The nozzle vanes 42 are arranged in the same number as the nozzle vanes 42 along the circumferential direction of the drive ring 43.

이러한 가변 용량형 배기 터보 과급기(1)는 터빈부(2)에서 내연기관으로부터의 배기가스는 터빈부(2)의 스크롤(22)에 이끌려 스크롤(22)의 소용돌이를 따라 주회하면서 가변 노즐 기구(4)의 노즐 베인(42)의 위치에 이른다. 또한 배기가스는 각 노즐 베인(42)의 날개 사이를 통과하면서 터빈 로터(23)을 회전시키고 배기가스 출구(24)에서 외부로 배출된다. The exhaust gas from the internal combustion engine in the turbine section 2 is attracted by the scroll 22 of the turbine section 2 and travels along the spiral of the scroll 22 while the variable nozzle mechanism 4 to the position of the nozzle vane 42. The exhaust gas passes through the vanes of each nozzle vane 42 while rotating the turbine rotor 23 and is discharged to the outside through the exhaust gas outlet 24.

한편, 컴프레서(3)에서 터빈 로터(23)의 회전에 수반해, 터빈 샤프트(S)를 통해 압축기(33)가 회전한다. 그러자면, 압축기(33)의 회전에 따라 공기 입구(34)에서 컴프레서 하우징(31) 내부로 공기가 도입된다. 그리고 도입된 공기는 공기 통로(32)에서 압축되면서 내연기관의 급기 측에 과급된다.On the other hand, with the rotation of the turbine rotor 23 in the compressor 3, the compressor 33 rotates through the turbine shaft S. Air is then introduced into the compressor housing 31 from the air inlet 34 as the compressor 33 rotates. And the introduced air is compressed in the air passage 32 and supercharged on the air supply side of the internal combustion engine.

여기서 가변 노즐 기구(4)에 있어서는 액추에이터(45)를 구동함으로써 드라이브 링(43)을 회전시키면, 각 레버 플레이트(44)가 이동하여 각 노즐 베인(42)의 날개각이 변화한다. Here, in the variable nozzle mechanism 4, when the drive ring 43 is rotated by driving the actuator 45, the lever plates 44 move and the blade angles of the nozzle vanes 42 change.

날개각이 변화하면, 각 노즐 베인(42)의 날개 사이의 간격이 좁아지거나 넓어지는 것으로 터빈 로터(23)에 이르는 배기가스의 용량을 제어할 수 있다.When the blade angle is changed, the gap between the vanes of each nozzle vane 42 is narrowed or widened, so that the capacity of the exhaust gas reaching the turbine rotor 23 can be controlled.

상술한 가변 용량형 배기 터보 과급기(1)에 있어서는 내연기관의 진동이 과급기 본체(1)를 통해 가변 노즐 기구(4)에 전달되면, 드라이브 링(43)에 진동이 발생해 고정핀(47)에 충돌할 경우가 있다. When the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the variable nozzle mechanism 4 through the turbocharger main body 1 in the variable displacement type exhaust turbo supercharger 1, vibration is generated in the drive ring 43, There is a possibility of collision.

이 경우, 드라이브 링(43)에 과대한 응력이 발생해 가변 노즐 기구(4)가 파손될 우려가 있다.In this case, excessive stress may be generated in the drive ring 43, and the variable nozzle mechanism 4 may be damaged.

본 발명은 가변 용량형 배기 터보 과급기(1)에서는 터빈 하우징(21)의 고유 진동수가 대한 액추에이터(45)의 고유 진동수와 일정 범위 내로 근접하도록 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing the variable displacement exhaust turbo supercharger (1) such that the natural frequency of the turbine housing (21) is close to the natural frequency of the actuator (45).

즉 내연기관의 진동이 터빈 하우징(21)으로 전달되어도, 이 터빈 하우징(21)의 고유 진동을 액추에이터(45)의 고유 진동으로 상쇄하므로, 가변 노즐 기구(4)에 전달되는 진동을 억제하는 것이 가능하게 된다. Even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the turbine housing 21, the inherent vibration of the turbine housing 21 is canceled by the natural vibration of the actuator 45, so that the vibration transmitted to the variable-nozzle mechanism 4 is suppressed .

이 결과, 드라이브 링(43)이 고정핀(47)에 충돌하는 사태를 감소시켜, 드라이브 링 (43)에 과대한 응력이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. As a result, it is possible to reduce the situation in which the drive ring 43 collides with the fixing pin 47, and it is possible to suppress the occurrence of an excessive stress in the drive ring 43.

도 4는 진동수에 의한 가속도의 관계를 나타내는 도이다. 도 4에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 것은, 고유 진동수가 설정되어 있지 않은 종래의 가변 용량형 배기 터보 과급기의 데이터이다. Fig. 4 is a diagram showing the relationship of the acceleration due to the frequency. Fig. In Fig. 4, the one-dot chain line represents data of a conventional variable displacement type exhaust turbo supercharger in which the natural frequency is not set.

그리고 실선으로 나타내는 것은, 터빈 하우징(21) 측의 고유 진동수(α)에 대해서 액추에이터(45) 측의 고유 진동수를 일치시킨 경우의 가변 용량형 배기 터보 과급기(1)의 데이터이다.The solid line represents the data of the variable displacement type exhaust turbo supercharger 1 when the natural frequency of the actuator 45 is made equal to the natural frequency? Of the turbine housing 21 side.

이 도 4로 나타내도록, 종래의 가변 용량형 배기 터보 과급기의 1차 공진점의 최대 가속도(A)에 대해, 터빈 하우징(21)의 고유 진동수에 대해서 액추에이터 (45)의 고유 진동수와 일치시킨 경우의 가변 용량형 배기 터보 과급기(1)의 1차 공진점의 최대 가속도(B)가 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 이 때문에 내연기관의 진동이 과급기 본체(10) 측에 전달되어도, 터빈 하우징(21) 측의 고유 진동을 액추에이터(45) 측의 고유 진동으로 상쇄하므로, 가변 노즐 기구(4)에 전달되는 진동이 억제된다. 4, when the natural frequency of the actuator 45 is matched to the natural frequency of the turbine housing 21 with respect to the maximum acceleration A of the first resonance point of the conventional variable capacity exhaust turbo supercharger, It can be seen that the maximum acceleration B of the primary resonance point of the variable displacement exhaust turbo supercharger 1 is reduced. Therefore, even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the supercharger main body 10 side, the natural vibration of the turbine housing 21 side is canceled by the natural vibration of the actuator 45 side, .

이 결과, 드라이브 링(43)이 고정핀(47)에 충돌하는 사태를 감소시켜, 드라이브 링(43)에 과대한 응력이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.As a result, it is possible to reduce the situation in which the drive ring 43 collides with the fixing pin 47, and it is possible to suppress the occurrence of an excessive stress in the drive ring 43.

본 발명은 이러한 결과로부터, 터빈 하우징(21)의 고유 진동수를 일치시킴으로써 터보 과급기의 내구성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.From the above results, it can be seen that the durability of the turbocharger can be improved by matching the natural frequencies of the turbine housing 21.

이하에서는 본 발명에 따른 터빈 하우징의 제조 방법에 관하여 살펴본다.Hereinafter, a method of manufacturing a turbine housing according to the present invention will be described.

일반적으로 터빈 하우징을 제조하고 설계함에 있어서, 유체가 흐르는 내부 공간의 치수에 관해서는 유체 해석 방법을 통하여 정교하게 설계한다.Generally, in manufacturing and designing a turbine housing, the dimensions of the inner space through which the fluid flows are elaborately designed through a fluid analysis method.

그러나, 외부 형상에 관해서는 강성을 유지하기 위한 두께 혹은 가공의 편의성을 위한 외관 형상등의 설계 정도만을 수행하고 있다.However, with regard to the external shape, only the thickness for maintaining the rigidity or the external shape for the convenience of the processing is performed.

본 발명은 터빈 하우징에 연결되는 액츄에이터의 고유진동수를 측정한 후, 터빈 하우징의 고유진동수가 엑츄에이터의 고유진동수와 일치하도록 설계하여 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a turbine housing by measuring the natural frequency of the actuator connected to the turbine housing and then designing the natural frequency of the turbine housing to match the natural frequency of the actuator.

도 5는 본 발명에 따른 터빈 하우징 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a turbine housing according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터빈 하우징 제조방법은, 액츄에이터 고유 진동수 측정 단계(S100)와, 초기 터빈 하우징 가공 단계(S200)와, 최종 터빈 하우징 가공 단계(S300)를 포함한다.As shown in the figure, the turbine housing manufacturing method according to the present invention includes an actuator natural frequency measurement step (S100), an initial turbine housing machining step (S200), and a final turbine housing machining step (S300).

액츄에이터 고유 진동수 측정 단계(S100)는, 터보 과급기에 구비되며 터빈 하우징에 연결되는 액츄에이터를 제조하고, 진동실험을 통하여 액츄에이터의 고유 진동수를 측정하는 단계이다.The actuator natural frequency measurement step S100 is a step of measuring the natural frequency of the actuator through the vibration test, which is provided in the turbocharger and connected to the turbine housing.

초기 터빈 하우징 가공 단계(S200)는, 내부 유로 형상은 최종 설계 형상으로 가공하고, 외형은 1차적인 개략 형상으로 제조하는 단계이다. 이 때, 각 부분의 벽두께는 각 부분에 요구되는 강성을 확보하기 위한 최소 벽두께의 2배 수준으로 가공하는 것이 바람직하다.In the initial turbine housing processing step (S200), the inner flow path shape is processed into a final design shape and the outer shape is manufactured in a primary rough shape. At this time, it is preferable to process the wall thickness of each portion to a level twice the minimum wall thickness for ensuring the required rigidity in each portion.

최종 터빈 하우징 가공 단계(S300)는, 초기 터빈 하우징의 외형을 감소시키며 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 일정 범위 이내로 근접하도록 외형을 가공하는 단계이다. 또한, 최종 터빈 하우징 가공 단계(S300)는 터빈 하우징의 벽두께가 강성 유지를 위한 최소 벽두께 이상을 유지하는 선에서 외형을 감소시키는 것이 바람직하다. 최종 터빈 하우징 가공 단계(S300)를 통해서 완성되는 터빈 하우징은 고유 진동수가 액츄에이터 고유 진동수와 일치하거나, 5% 이내로 근접하도록 하는 것이 바람직하다. 고유 진동수의 차이가 5%를 초과하게 되면 진동 상쇄효과가 감소하여 내구성 향상의 효과가 부족하다.The final turbine housing processing step S300 is a step of reducing the outer shape of the initial turbine housing and machining the outer shape so that the natural frequency of the turbine housing is close to a natural frequency of the actuator. Also, the final turbine housing machining step (S300) preferably reduces the contour at the line where the wall thickness of the turbine housing remains above the minimum wall thickness for stiffness maintenance. The turbine housing completed through the final turbine housing processing step (S300) preferably has a natural frequency equal to or close to 5% of the natural frequency of the actuator. If the difference of the natural frequency exceeds 5%, the vibration canceling effect is decreased, and the effect of improving the durability is insufficient.

한편 최종 터빈 하우징 가공 단계(S300)에서 터빈 하우징의 고유 진동수를 상기 액츄이에이터의 고유 진동수와 일정 범위 이내로 근접시킬 수 없는 경우에는, 터빈 하우징의 재질을 변경하여, 초기 터빈 하우징 가공 단계(S200)와, 최종 터빈 하우징 가공(S300)를 반복 수행할 수 있다.If the natural frequency of the turbine housing can not be brought close to the natural frequency of the actuator in the final turbine housing processing step (S300), the material of the turbine housing is changed and the initial turbine housing processing step (S200) And the final turbine housing processing (S300) can be repeatedly performed.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention will be indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as any equivalents thereof, be within the scope of the present invention.

1 : 터보 과급기 2 : 터빈부
21 : 터빈 하우징 22 : 스크롤
23 : 터빈 로터 24 : 배기가스 출구
3 : 컴프레서 31 : 컴프레서 하우징
32 : 공기 통로 33 : 압축기
34 :공기 입구 4 : 가변 노즐 기구
41 : 노즐 마운트 42 : 노즐 베인
42a : 노즐축 43 : 드라이브 링
43a : 노치 43b : 연결 핀 걸어맞춤 오목부
43c : 링크 걸어맞춤 오목부 44 : 레버 플레이트
44a : 연결 핀 45 : 액추에이터
46 : 링크 47 : 고정핀
47a : 고정핀 본체 47b : 고정핀 머리 부분
51 : 베어링 하우징 52 : 베어링
6 : 고정 부재 6a : 리브
C : 축심
S : 터빈 샤프트1: Turbocharger 2: Turbine part
21: turbine housing 22: scroll
23: Turbine rotor 24: Exhaust gas outlet
3: compressor 31: compressor housing
32: air passage 33: compressor
34: air inlet 4: variable nozzle mechanism
41: nozzle mount 42: nozzle vane
42a: Nozzle shaft 43: Drive ring
43a: notch 43b: connection pin engagement recess
43c: Link engaging concave portion 44: Lever plate
44a: Connection pin 45: Actuator
46: Link 47: Fixing pin
47a: Fixing pin body 47b: Fixing pin head part
51: bearing housing 52: bearing
6: Fixing member 6a:
C: Shaft
S: Turbine shaft

Claims (5)

터보 과급기의 터빈 하우징을 제조하기 위한 제조 방법에 있어서,
터빈 하우징에 연결되는 액츄에이터의 고유 진동수를 측정하는 단계;
외형은이 1차적인 개략 형상을 가지고 내부 유로 형상은 최종 완제품 형상을 가지는 초기 터빈 하우징을 가공 초기 터빈 하우징 가공 단계; 및
초기 터빈 하우징의 외형을 추가 가공하여 감소시키며 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 일정 범위 이내로 근접하도록 외형을 가공하여 최종 터빈 하우징을 가공하는 최종 터빈 하우징 가공 단계;를 포함하는 터빈 하우징 제조 방법.
A manufacturing method for manufacturing a turbine housing of a turbocharger,
Measuring a natural frequency of an actuator connected to the turbine housing;
An initial turbine housing having a first outline shape and an inner end channel shape having a final outline shape; And
And a final turbine housing machining step of machining the final turbine housing by further machining and reducing the outer shape of the initial turbine housing and machining the outer shape so that the natural frequency of the turbine housing approaches the natural frequency of the actuator within a certain range. Way.
제 1 항에 있어서,
상기 최종 터빈 하우징 가공 단계는 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 5% 이내의 차이를 가지도록 가공하는 것을 특징으로 하는 터빈 하우징 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the processing of the final turbine housing is performed such that the natural frequency of the turbine housing is different from the natural frequency of the actuator by 5% or less.
제 1 항에 있어서,
상기 최종 터빈 하우징 가공 단계에서 터빈 하우징의 고유 진동수가 상기 액츄에이터의 고유 진동수와 일정 범위 이내로 근접하지 못하는 경우,
터빈 하우징의 재질을 변경하여 초기 터빈 하우징 가공 단계와, 최종 터빈 하우징 가공 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 터빈 하우징 제조 방법.
The method according to claim 1,
When the natural frequency of the turbine housing is not within a certain range of the natural frequency of the actuator in the final turbine housing processing step,
And changing the material of the turbine housing to perform an initial turbine housing machining step and a final turbine housing machining step.
제 1 항에 있어서,
상기 초기 터빈 하우징 가공 단계는
초기 터빈 하우징의 벽두께가 설계 강성을 충족하기 위한 최소벽두께의 2배가 되도록 외형을 가공하는 것을 특징으로 하는 터빈 하우징 제조 방법.
The method according to claim 1,
The initial turbine housing processing step
Wherein the contour is machined such that the wall thickness of the initial turbine housing is twice the minimum wall thickness to meet the design stiffness.
제 1 항에 있어서,
상기 최종 터빈 하우징 가공 단계는
최종 터빈 하우징의 벽두께가 설계 강성을 충족하기 위한 최소벽두께의 이상을 유지하는 범위에서 외형을 감소시키며 가공하는 것을 특징으로 하는 터빈 하우징 제조 방법.The method according to claim 1,
The final turbine housing processing step
Characterized in that the wall thickness of the final turbine housing is reduced and machined to the extent that the wall thickness exceeds the minimum wall thickness to meet the design stiffness.
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